کاربرد کربنات سدیم در تهیه انواع شیشه

استفاده از این ترکیب معدنی در بسیاری از صنایع نظیر تولید شیشه، رایج است. در واقع، کربنات سدیم را می توان یکی از مواد اولیه برای صنعت شیشه سازی به شمار آورد.با توجه به اینکه ماده اصلی و ضروری برای شیشه گری، ترکیبات حاوی سیلیس است اما نقش اساسی کربنات سدیم، تمیز کننده و یکنواخت کننده ترکیبات سیلیسی می باشد. این ماده می تواند نقطه ذوق مخلوط شیشه گری را کاهش دهد؛ به این ترتیب به افزودن مواد گران تر یا نایاب تر به مواد اولیه نیازی نیست. اگر درصد حضور کربنات سدیم در مخلوط تهیه شیشه ها زیاد باشد، شیشه هایی که تولید می شوند تحت عنوان "شیشه آهکی" شناخته می شوند؛ این نوع شیشه ها دقیقاً همان بطری های شیشه ای شیر یا ظورف شیشه ای نگهداری مواد غذایی هستند که در فروشگاه های مواد غذایی می توانید آن ها را مشاهده کنید.

تاریخچه صنعت شیشه گری به حدود 3000 سال پیش باز می گردد. هنر و ذوق مردمان قدیم، منشأ تولید انواع شیشه با خواص متفاوت در طول تاریخ بوده است. در گذر زمان و با پیشرفت فناوری ها و دستگاه های مدرن، استفاده از مواد شیمیایی برای تهیه و ساخت شیشه های مختلف، رواج یافت تا جایی که امروزه استفاده از کربنات سدیم به عنوان یک ماده اولیه و ضروری در این صنعت به کار می رود.

به طور کلی ماده اصلی تهیه شیشه، سیلیکای خالص است که در ماسه وجود دارد. اما در استفاده از سیلیکای خالص، یک مشکل بزرگ و جدی وجود دارد. نقطه ذوب سیلیکا به قدری بالا است که عملاً مراحل تهیه شیشه را با مشکلاتی مواجه می کند؛ به این ترتیب استفاده از ترکیبات اصلاح کننده مانند کربنات سدیم در ترکیبات اولیه خمیر شیشه، لازم به نظر می رسد.

کربنات سدیم و سایر افزودنی های مخلوط اولیه شیشه موجب می شوند بافت مخلوط و برخی از خواص سیلیکا اصلاح شود. تولید محصولات شیشه ای مرغوب تر و مدرن تر، متناسب با نیازهای جوامع امروزی، ناشی از استفاده سیلیکا به همراه کربنات سدیم در صنعت شیشه گری است.

سیلیس و کوارتز با درصد وزنی 70 تا 74% در شیشه های مدرن امروزی به کار می روند. شیشه هایی که در زمان های قدیم تولید می شدند تا حدود 90% سیلیس خالص داشتند و این عامل باعث می شد نقطه ذوب مواد تا حدود 2000 درجه سانتی گراد افزایش یابد. محققان دریافتند که با استفاده از ترکیباتی نظیر کربنات سدیم به عنوان افزودنی به سیلیکا می توان نقطه ذوب را کاهش داد.

کربنات سدیم به عنوان مهم ترین و اصلی ترین ترکیب شیمیایی افزودنی در صنعت مدرن شیشه سازی معرفی می شود. این ماده می تواند نقطه ذوب سیلیکای خالص را تا حدود 1200 درجه سانتی گراد کاهش دهد؛ اما حلالیت مخلوط در آب را نیز افزایش می دهد.

به منظور حل مشکل حلالیت سیلیکاژل در آب که ناشی از افزودن کربنات سدیم به مخلوط اولیه شیشه گری است، برخی ترکیبات معدنی نظیر اکسید منیزیم، اکسید کلسیم و اکسید آلومینیوم به این مخلوط توصیه می شود.

علاوه بر کربنات سدیم که در مخلوط شیشه اضافه می شود، حضور موادی نظیر اکسید سرب، اکسید باریم و اکسید لانتانیوم در شیشه می تواند خواص نوری و انعکاس نور در شیشه را بهبود بخشد. شیشه های مدرن و درخشان امروزی حاوی درصد معینی از این مواد معدنی هستند. اکسید توریم به خاطر خواص رادیواکتیوی، در شیشه گری به کار نمی رود.

ترکیبات معدنی سولفات سدیم، کلرید سدیم یا اکسید آنتیموان برای جلوگیری از تشکیل حباب در شیشه ها به مواد اولیه افزوده می شود. افزودن آهن می تواند مقاومت شیشه را افزایش دهد. اکسید سریم IV در شیشه برای جذب نورهای UV به کار می رود. اکسید بور نیز برای تولید شیشه های پیرکس کاربرد دارد. تمام ترکیبات معدنی فوق به همراه کربنات سدیم برای صنعت شیشه گری ضروری هستند.